1、任务十二 水箱水位PLC控制,复 习,1、 S7-200系列PLC的中断事件包括三大类，它们分别是（ ）、（ ）的（ ）。,A、通讯口中断 B、IO中断,C、时基中断 D、顺序中断,答：ABC,2、 S7-200系列PLC的中断事件通讯口中断、IO中断和时基中断,其中最高优先等级属（ ），中间级属（ ），最低优先等级为（ ）。,A、通讯口中断 B、IO中断,C、时基中断 D、顺序中断,答：ABC,3、定时中断0的时间间隔存储在时间间隔寄存器（ ）中，定时中断1的时间间隔存储在时间间隔寄存器（ ）中。,A、SMB33 B、SMB34,C、SMB35 D、 SMB36,答：BC,4、梯形图中中断连
2、接指令可用（ ）表示。,A、 B、,C、 D、,答：A,复 习,5、梯形图中中断允许指令可用（ ）表示。,A、 B、,C、 D、,答：D,水箱水位PLC控制,1.掌握PID指令的功能及应用编程 2.熟悉S7-200系列PLC的结构和外部I/O接线方法 3.熟悉STEP7-Micro/WIN编程软件的使用方法 4.熟悉水箱水位PLC控制工作原理和程序设计方法,【教学目标】,【教学任务】,练习PID指令的基本使用方法，能够正确编制水箱水位PLC控制程序 能够独立完成水箱水位PLC控制线路的安装 按规定进行通电调试，出现故障时，能根据设计要求独立检修，直至系统正常工作,教学目标与任务,相关理论知识,
3、在工程实际应用中，当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型，而控制理论的其它技术难以采用时，系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用PID控制技术最为方便。典型PID回路控制系统如图所示：,比例（P）控制 积分（I）控制 微分（D）控制,相关理论知识,1PID算法,其中： KC 为比例系数，PID回路的增益，用来描述PID回路的比例调节作用；M(t) 为PID回路的输出，是时间函数，决定执行器的具体位置；TI 为PID回路的积分时间，决定积分作用的强弱；TD 为 PID回路的微分时间，决定微分作用的强弱；e 为PID回路的偏差（给定值SP和过程变量PV之差
4、）；Minital 为PID回路输出的初始值，即e=0时的阀位开度。,1）连续系统PID算法,相关理论知识,1PID算法,其中：Mn 为采样时刻n的回路输出计算值；MPn 为采样时刻n的回路输出比例项值；MIn 为采样时刻n的回路输出积分项值；MDn 为采样时刻n的回路输出微分项值。,2）离散系统PID算法,相关理论知识,2PID控制回路参数表,相关理论知识,2PID控制回路参数表,表中偏移地址表示相对于参数表首地址的字节偏移量n。 9个参数均为实型数据，分别占用4个字节存储单元，共36个字节的存储空间。 参数2、4、5、6、7的数值固定不变，可以在程序中预先设定并填入表中；参数1、3、8、9
5、的数值具有实时性，必须在调用PID指令时才可以填入表中。,说明,相关理论知识,3PID指令格式及功能,LOOP为PID调节回路号，可在0-7范围选取。为保证控制系统的每一条控制回路都能正常得到调节，必须为调节回路号LOOP赋不同的值，否则系统将不能正常工作。 TBL为与LOOP相对应的PID参数表的起始地址。 CPU 212、CPU 214无此指令。,说明,相关理论知识,4PID指令的使用,相关理论知识,手动工作方式是指不执行PID运算方式，自动工作方式是指周期性地执行PID运算方式。PID回路输入量转成0.01.0之间的标准化实数是指CPU从模拟量输入模块采集到的过程量都是实际的工程量，其幅
6、度、范围和测量单位都会不同。在PLC内部进行数据运算之前，必须将这些值转换为无量纲的标准化格式，即0.01.0之间的标准化实数。标准化过程算式如下： RS = RR/SP + E其中RS是工程实际值的标准化值；RR是工程实际值的实数形式值；SP是最大允许值减去最小允许值，通常取32 000（对于单极性）和64 000（对于双极性）；E对于单极性值取0，对于双极性值取0.5。,4PID指令的使用,PID调节指令编程举例,某电炉恒温控制系统，温度在50 500 可调，现采用PLC的PID调节功能实现。系统采用EM231热电偶模块将热电偶检测到的温度实际值送入PLC的AIW0单元中，作为温度反馈信号
7、；采用EM232模拟量输出模块将PID运算的结果输出到晶闸管调功器，实现电炉的恒温控制要求。,控制方案 （1）系统控制参数在开机前通过触摸屏设定给PLC的存储单元，具体对应单元如表所示。,（2）系统采用单极性方案 （3）PID参数表的首地址为VD200 （4）采用中断的方式进行数据采样，中断服务程序编号为INT_0,将触摸屏输入的温度设定值转换为双字整数,温度设定值 转换为实数,将触摸屏输入的增益值转换为双字整数,增益值转换为实数,将触摸屏输入的采样时间值转换为双字整数,采样时间值 转换为实数,将触摸屏输入的积分时间常数转换为双字整数,积分时间常数 转换为实数,将触摸屏输入的微分时间常数转换为
8、双字整数,微分时间常数 转换为实数,温度控制PID调节主程序（转入触摸屏输入值）,温度设定值填表,增益值填表,采样设定值填表,积分时间常数填表,微分时间常数填表,PID表的首地址为VD200,温度控制PID调节主程序（填写PID运算周期）,设置定时中断间隔为200ms,建立定时中断事件与中断子程序0连接，并允许该中断,全局开中断,温度控制PID调节子程序SBR-0（设置PID运算周期）,清累加器（异或指令）两个相同的字异或，运算结果各位均为0,读入EM231将温度值转换到PLC内部的数字值AIW0（反馈量值）,将读入的温度值转换为实数,对读入的单极性温度值进行标准化处理,将标准化处理的温度值填
9、入PID参数表（反馈量值）,温度控制PID调节中断子程序（采样温度反馈值）,取环路编号0，调用PID功能,将PID运算的结果转换为工程量 （逆标准化）,取整,将工程量输出给AQW0进行D/A转换,温度控制PID调节中断子程序（启动PID功能）,例：锅炉内蒸汽压力PID控制:为了生产需求，调节鼓风机的速度，使锅炉内蒸汽压力维持在0.85 1.0MPa，压力的大小由压力变送器检测，变送器压力量程0 2.5MPa，输出DC为420mA，过程变量值是压力变送器检测至的单极性模拟量，回路输出值也是一个单极性模拟量，用来控制鼓风机的速度。,PID控制回路参数表,训练任务：水箱水位PLC控制,水箱水位PLC
10、控制：如图2-55所示，被控对象为保持一定压力的供水水箱，给定量为满水位的75%，控制量为水箱注水的调速电动机的调速，调节量是其水位（单极性信号），由水位计检测后经A/D转换送入PLC，PLC执行PID指令后以单极性信号经D/A转换送出，用于控制电动机的调速，使水箱水位实现恒定控制。,1.任务引入,训练任务：水箱水位PLC控制,1.任务引入,根据任务要求，根据任务要求，选定PI控制方式，给定参数值如表3所示，并且系统运行后先由手动控制电机，直到水位上升达到75%时，再通过输入点I0.0的置位切入自动状态。,2.任务分析,训练任务：水箱水位PLC控制,3.任务实施,1）设备配置,训练任务：水箱水
11、位PLC控制,3.任务实施,2）I/O分配及功能,训练任务：水箱水位PLC控制,3.任务实施,3）PLC接线示意图,训练任务：水箱水位PLC控制,水位控制主程序,首次扫描调用初始化子程序,I0.0得电，将变频器接入电源,4）编写梯形图程序,填写PID参数表，设置给定水位值75%,设置增益值0.25,设置采样设定值为0.1s,设置积分时间常数为30min,设置微分时间常数为0，即关闭微分作用,设置定时中断时间间隔为100ms,每次定时时间到调用中断程序INT_0,全局开中断,水位控制子程序（初始化PID参数表，设置PID运算周期）,清累加器（异或指令）两个相同的字异或，运算结果各位均为0,读入（
12、采集）连接在模拟量通道0上的水位值（反馈量值）,将采集到的水位值转换为实数,对单极性的实数水位值进行标准化,将水位值的标准化结果填入PID参数表,水位控制中断服务子程序（读水位值）,若为自动方式，则调用PID功能，取环路编号0，,取PID运算结果的控制量，进行逆标准化（即转换为工程量）,取整（舍小数）,将工程量输出给模拟量输出通道0（AQW0）进行D/A转换,水位控制中断服务子程序（自动时启动PID运算）,清累加器,读入连接在模拟量通道2上的速度给定值，已备无扰动切换,将采集到的速度给定值转换为实数,对单极性的实数速度给定值进行标准化,对标准化后的手动速度给定值作为PID回路表的积分和,将标准化后的手动速度给定值作为PID回路表的输出值,取标准化后的水位值,将标准化后的水位值作为PID回路表中的反馈量前值,水位控制中断服务子程序（手动控制结果存PID参数表）,5）通电调试，验证是否符合设计要求,3.任务实施,训练任务：水箱水位PLC控制,课堂练习,1.练习任务,2.考核评价,课堂练习,2.考核评价,thank you!,
